[发明专利]反馈式神经电刺激系统及其反馈控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及植入式神经电刺激系统，尤其是一种可按需自动调节输出的反馈式神经电刺激系统及其反馈控制方法。

背景技术

神经电刺激在神经功能失调治疗和神经损伤康复中具有重要的作用。植入式神经电刺激系统通过在人体内诸如运动神经、感觉神经的特定神经处植入电极，来释放高频电刺激，以对特定神经进行刺激，从而使人体机能恢复到正常运作的状态。

目前，植入式神经电刺激系统主要包括用于治疗以帕金森病等典型运动障碍型疾病的植入式脑深部电刺激(DBS，俗称脑起搏器)，植入式脑皮层刺激(CNS)，植入式脊髓电刺激系统(SCS)，植入式骶神经电刺激系统(SNS)，植入式迷走神经电刺激系统(VNS)等等。

已知的植入式神经电刺激系统通常主要包括脉冲发生器、电极、延伸导线、以及控制装置。其中，脉冲发生器与延伸导线连接，延伸导线进而又连接至电极，从而将脉冲发生器所产生的脉冲传输到电极，以对神经进行电刺激。

目前市场上的神经电刺激系统均无反馈自动控制功能。以脑起搏器为例，其脉冲刺激输出完全依赖医生预先设定的程式进行开环控制。多例医学临床数据表明，运动障碍病病人(尤其帕金森病人)在晚间熟睡时症状会缓解或消除，本可以完全停止刺激以减少起搏器不必要的功耗。而现有系统因缺乏自动检测与反馈，不能自动按需提供刺激，因而浪费相当的电池能量，使起搏器的寿命大打折扣。

为了解决上述问题，现有技术中出现了依赖病人本身通过使用磁铁或病人控制器对起搏器主动进行开关控制达到“按需”刺激进而达到节电目的的方法。然而该手段显然只能在病人处在清醒状态时才能有效使用，熟睡时无法操作。

此外，另一措施是由医生设定晚间固定时间段(如熟睡时间段)自动关机功能以达到节电目的。但该方法假定病人起居非常规律，缺乏灵活性，万一病人半夜起床如厕或因故醒来，而起搏器处于关机状态，则会给病人带来意想不到的麻烦。

中国专利200580031533.5采用在病人身上另外安装一个加速度运动传感器，系统通过该运动感知器判断病人是否处于发病状态进而对刺激输出进行开关调节，增加了额外的感知部件且并非闭环自动控制。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种利用已有电极自动检测判断使用者是否处于深度睡眠状态并按需自动调节脉冲发生器的输出脉冲信号的反馈式神经电刺激系统。

根据本发明所提供的技术方案，一种反馈式神经电刺激系统，包括脉冲发生器、与所述脉冲发生器相连接的电极，所述脉冲发生器包括：

电极选择控制单元，所述电极选择控制单元的输入端与神经电刺激系统的已有的一对或多对电极触点相连接；

A/D转换单元，所述A/D转换单元的输入端与所述电极选择控制单元的输出端相连接；

用于提取、判断深度睡眠特征的信号处理单元，所述信号处理单元的输入端与所述A/D转换单元的输出端相连接；

输出控制单元，所述输出控制单元的输入端与所述信号处理单元的输出端相连接；

所述输出控制单元的输出端与所述电极选择控制单元的另一输入端相连接形成反馈回路；

所述电极作为信号采集单元采集的神经电信号依次经所述的电极切换控制单元、A/D转换器、信号处理单元、输出控制单元再输入所述的电极选择控制单元形成反馈回路，当所述信号处理单元判断使用者处于深度睡眠状态下时，所述输出控制单元自动减弱或停止脉冲发生器的输出脉冲信号。

优选地，所述反馈式神经电刺激系统为植入式脑深部电刺激系统、植入式脑皮层刺激系统、植入式脊髓电刺激系统、植入式骶神经电刺激系统或植入式迷走神经电刺激系统，通过将电极植入人体不同部位来治疗不同的病症。

优选地，所述信号处理单元提取的深度睡眠特征为广大人群或特定病人深度睡眠状态下的脑电波波形信号或该波形信号导出的波形特征。

优选地，所述信号处理单元提取的深度睡眠特征为广大人群或特定病人深度睡眠状态下的脑电波频谱特征信号。

优选地，所述电极选择控制单元与A/D转换单元之间设置有用于对所述电极采集的电信号进行放大、滤波的信号调理单元。